2. Электрохимическая защита

Коррозия металла в электролитической среде может быть замедлена путем изменения его электродного потенциала. На этом основаны электрохимические методы борьбы с коррозией. Они включают катодную и протекторную защиты, при которых снижение скорости коррозии достигается путем катодной поляризации металла, анодную защиту, когда используется возникновение пассивного состояния поверхности металла при анодной поляризации и электродренажную защиту, заключающуюся в отведении текущих в металлических конструкциях блуждающих токов обратно к источнику их образования.

Катодная защита – наиболее важный метод борьбы с коррозией. С помощью наложенного извне электрического тока коррозию фактически сводят к нулю, и поверхность металла не подвергается разрушению при выдержке в коррозионной среде в течение неограниченного времени. Главные преимущества этого метода: высокая эффективность (почти 100 %); возможность защиты больших металлических поверхностей; возможность регулировки поляризующего тока и поддержания определенного значения потенциала путем изменения напряжения; возможность автоматизации.

К недостаткам катодной защиты относятся высокая начальная стоимость установки; необходимость систематического контроля и профилактического ремонта; возможность вредного воздействия на соседние незащищенные металлические конструкции.

При осуществлении катодной защиты необходим источник постоянного тока и вспомогательный электрод (анод), устанавливаемый на определенном расстоянии от защищаемого сооружения. Источник постоянного напряжения положительным полюсом соединен со вспомогательным электродом, а отрицательным полюсом - с сооружением, подлежащим защите.

Устройство, питающее систему катодной защиты и состоящее из источника постоянного тока с регулятором напряжения, амперметра и вольтметра постоянного тока, называется станцией катодной защиты.

Аноды, применяемые в катодной защите, выполняют ввод поляризующего тока от выпрямителя в электролитную среду. Их работа в значительной мере определяет параметры установки и эффективность действия защиты. Аноды могут быть изготовлены из анодно-растворимых (углеродистая сталь, алюминий); труднорастворимых (высококремнистые чугуны, графит); нерастворимых (платина и ее сплавы, сплавы свинца с серебром).

Эффективность действия катодной защиты в значительной мере зависит от правильной работы источника постоянного тока и безотказной работы анода.

Если вспомогательный анод изготовлен из металла более активного, чем защищаемый металл, то получится гальванический элемент с таким же направлением тока, что и описанный выше. В этом случае отпадает необходимость в наложении тока от внешнего источника. Подобные вспомогательные электроды называются протекторами или «жертвенными» анодами, а защита с их помощью от коррозии - протекторной. Это наиболее старый и вместе с тем наиболее простой метод электрохимической защиты.

Протекторы используют преимущественно в тех случаях, когда конструкция имеет хорошее изоляционное покрытие и требует для своей защиты тока небольшой силы, а также, когда отсутствие соответствующего оборудования делает невозможным применение катодной защиты.

Независимость от источника тока – основное достоинство протекторов. Другие преимущества их: простота монтажа; возможность применения для локальной защиты; ничтожное влияние на соседние незащищенные конструкции; более рациональное по сравнению с катодной защитой использование защитного тока.

Основным недостатком протекторной защиты является безвозвратная потеря материала анода и вследствие этого необходимость периодической его замены. Область использования протекторов ограничивается удельным сопротивлением среды и сравнительно небольшим защитным током.

Анодный способ защиты основан на переходе металла из активного состояния в пассивное вследствие смещения его потенциала при анодной поляризации от внешнего источника тока. В отличие от катодной защиты положительный полюс источника тока при анодной защите присоединяется к защищаемому изделию, а катоды размещаются вблизи поверхности эксплуатируемых изделий. Количество катодов, размеры и их размещение должны обеспечить равномерную анодную поляризацию.

Анодная защита потенциально опасна: в случае перерыва подачи тока возможно активирование металла и его интенсивное анодное растворение. Поэтому анодная защита требует наличия тщательной системы контроля.

В отличие от катодной защиты скорость коррозии при анодной защите никогда не уменьшается до нуля, хотя может быть и очень небольшой. Зато защитная плотность тока здесь значительно ниже, а потребление электроэнергии невелико.

Анодная защита применяется в промышленности для защиты изделий из углеродистых и легированных сталей, титана, никеля и др.

Электродренажная защита заключается в отведении текущих в металлических конструкциях блуждающих токов от анодной зоны обратно к источнику их образования. При правильном расположении дренажа через уложенное оборудование протекает такое количество электричества, при котором оборудование обеспечено катодной защитой. При постоянном положении анодной зоны достаточно подключить конструкцию с помощью металлического проводника к начальному контуру блуждающего тока, т. е. выполнить так называемый прямой электрический дренаж. Если положение анодной зоны изменяется, необходимо включить в контур электрический вентиль, который исключит передачу электрического тока от дренажа к конструкции. Такой дренаж называется поляризованным. При усиленном поляризованном дренаже дополнительно включают вспомогательный источник постоянного тока, который автоматически поддерживает силу тока в конструкции на требуемом уровне.

Правильно расположенный электрический дренаж является наиболее надежной и эффективной защитой уложенного стального или свинцового оборудования от действия блуждающих токов.